1. 步进电动机的运行特点
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机又称为脉冲电机,基于最基本的电磁铁原理,它是一种可以自由回转的电磁铁,其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于年至年间。年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。二十世纪初,在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。由于西方资本主义列强争夺殖民地,步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。到了八十年代后,由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现,步进电机的控制方式更加灵活多样。
步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是,它接收数字控制信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,其成本明显减低,几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。
由于步进电机是一个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置,具有很好的数据控制特性,因此,计算机成为步进电机的理想驱动源,随着微电子和计算机技术的发展,软硬件结合的控制方式成为了主流,即通过程序产生控制脉冲,驱动硬件电路。单片机通过软件来控制步进电机,更好地挖掘出了电机的潜力。因此,用单片机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势,也符合数字化的时代趋。
2. 步进电机有哪些基本特性
无需编码器等反馈器件即可实现转速与转角(即位置)的控制(即开环控制),这是步进电机最大的特点。脉冲的频率决定电机的转速,而脉冲的个数决定电机的转角。同比直流伺服系统,步进电机具如下优势:
1、锁定位置时,电机不再耗电:步进电机特有的“静转矩”(又称“保持转矩”、“定位转矩”等),当电机停在某位置时,具有一定的锁定转矩。直流电机虽然也可通过驱动器锁定位置,但锁定时电机依然耗电;
2、体积小、寿命长:步进电机的寿命通常取决于轴承寿命,可达上万至数万小时,与等同尺寸的直流电机相比,步进电机的输出转矩更大。
3、成本低廉、驱动简单:由于是开环控制,省却了编码器等反馈器件,所以既简化了系统组成,又能有效降低成本。
但步进电机的旋转是一个高速重复的“启—停—启—停”过程,所以转动平滑性不如直流电机。步进电机还有一个谐振频率,当电机在某转速区间工作时,驱动的脉冲可能产生谐振而让电机抖动。另外,一旦发生某一脉冲未能驱动电机(俗称“丢步”,可能因干扰信号等而出现)时,开环系统无法检测和补偿。该问题虽然可以通过加装编码器等来解决,但这将导致成本上升,并且需要更复杂的驱动电路。
3. 步进电动机的运行特点包括
步进电机波形的特点:
1.步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此,当它转一圈后,没有累计误 差,具有良好的跟随性。
2.由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、廉价,又非常可靠,同时, 它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
3.步进电动机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。
4.速度可在相当宽的范围内平稳调整,低速下仍能获得较大转距,因此一般可以不用 减速器而直接驱动负载。
4. 步进电动机的运行特点是什么
数控冲床生产用伺服电机、步进电机;伺服电机的性能稳定。
我们青岛东和的数控冲床都用伺服电机。
5. 步进电动机的运行特点是
力矩电机----它是一种扁平型多极永磁直流电动机。
其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数,以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。其中,直流力矩电动机的自感电抗很小,所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速,所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比,并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种,目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机,它具有低转速和大力矩的特点。步进电机----步进电机是将相序脉冲信号转变为角移位的电机。其转速取决于脉冲信号的频率,相序脉冲由专用的驱动器产生,当步进驱动器接收到主控制器一个脉冲信号,它就驱动步进电机转动一个固定的角度,称为“步进角”,所以它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。那么只要在驱动器的输入不同频率的脉冲信号就可控制电机转速。步进电机主要应用于中低端的数控设备中,由于给它一个脉冲它才走一步,而每步移动相同的角度,因此,它每走一步所驱动的数控设备的各轴的位移量是固定的,不需要将各轴位移数据反馈回主控制器,所以步进电机的控制系统称为开环控制系统。伺服电机----电动机+位移传感器(编码器或电子尺)=伺服电机。理论上讲,任何电机+编码器都可组成伺服电机,但由于普通的交流电机、直流电机的调速、正反转控制不方便,所以现代数控设备中,伺服电机多采用直流无刷电机+旋转编码器组成。由伺服电机组成的伺服系统,多用于中高档数控设备中。在伺服控制系统中,各轴的位移传感将数据送回主控制器,好让主控制器知道各轴的位移量,所以伺服系统又称闭环控制系统。
6. 简述步进电动机的特点
优点
1. 电机旋转的角度正比于脉冲数; 2. 电机停转的时候具有最大的转矩(当绕组激磁时); 3. 由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性; 4. 优秀的起停和反转响应; 5. 由于没有电刷,可靠性较高,因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命; 6. 电机的响应仅由数字输入脉冲确定,因而可以采用开环控制,这使得电机的结构可以比较简单而且控 制成本 7. 仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。 8. 由于速度正比于脉冲频率,因而有比较宽的转速范围。
缺点
1. 如果控制不当容易产生共振; 2. 难以运转到较高的转速。 步进电机驱动器的特点 (1)构成步进电机驱动器系统的专用集成电路: A、脉冲分配器集成电路:如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。 B、包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路:如SGS公司的L297、L6506等。 C、只含功率驱动(或包含电流控制、保护电路)的驱动器集成电路:如日本新电元工业公司的MTD1110(四相斩波驱动)和MTD2001(两相、H桥、斩波驱动)。 D、将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路,如东芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042(四相)和ALLEGRO公司的UCN5804(四相)等。 (2)“细分驱动”概述: 将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法,称为细分驱动,细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的,与电机本身无关。其原理是,让定子通电相电流并不一次升到位,而断电相电流并不一次降为0(绕组电流波形不再是近似方波,而是N级近似阶梯波),则定子绕组电流所产生的磁场合力,会使转子有N个新的平衡位置(形成N个步距角)
7. 步进电动机的优点
表示步进电机的脉冲PUL和方向DIR信号。
接线的原则是形成一个回路,晶体管类型匹配。
dir+和pul+接d直流电源,一般是接5v,接24v要串接2k电阻。
dir-接方向,pul-接脉冲专。
ena+-悬空。
步进电动机和步进电动机驱动器构成步进电机驱动系统。步进电动机驱动系统的性能,不但取决于步进电动机自身的性能,也取决于步进电动机驱动器的优劣。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。
扩展资料:
步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成,由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。
步进电机的优点是没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低,步进电动机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低,发热大,有时会“失步”。
8. 步进电动机的运行特点有哪些
步进电机优点1.电机旋转的角度正比于脉冲数;
2.电机停转的时候具有最大的转矩(当绕组激磁时);
3.由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性;
4.优秀的起停和反转响应;
5.由于没有电刷,可靠性较高,因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命;
6.电机的响应仅由数字输入脉冲确定,因而可以采用开环控制,这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本;
7.仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。
8.由于速度正比于脉冲频率,因而有比较宽的转速范围。步进电机缺陷1.如果控制不当容易产生共振;
2.难以运转到较高的转速。
3.难以获得较大的转矩4.在体积重量方面没有优势,能源利用率低。
5.超过负载时会破坏同步,高速工作时会发出振动和噪声。